冷凍機房節(jié)能方案

1、溫 YORK蘇州3M-冷水機房節(jié)能方案蘇州3M新材料有限公司冷水機房節(jié)能改造方案約克(中國)商貿有限公司Y ORK(Chi na)Commercial Co.丄 td.2009-8-4蘇州3M-冷水機房節(jié)能方案刖言好的建筑如同人體一樣，軀體健壯、血脈通暢、心臟強勁、大腦清醒。中央空調主機是建筑的心臟，空調管路系統(tǒng)是建筑的血脈，而自動化技術及管理制度是建筑的大腦。因此，中央空調的設計、選型、安裝、使用、保養(yǎng)十分重要，它決定了整座建筑的優(yōu)劣，尤其決定建筑的運行成本。 可是，許多人，往往不重視中央空調， 他們一方面忽略空調能源管理，另一方面，卻抱怨：中央空調使用費很高！其實中央空調費用可以很低，全在

2、于用戶的選擇。一、現場概述：機房內有3臺螺桿式冷水機組，冷凍一次循環(huán)水泵4臺（4*18.5KW），冷凍二次循環(huán)水泵 6臺（2*30KW+4*18.5KW ），冷卻循環(huán)水泵（4*37KW），冷卻塔3組。3臺冷水機組為并聯，每臺主機冷 凍/冷卻水側分別安裝有電動蝶閥。集 /分水器，冷卻水供回水管間設有旁通調節(jié)閥，二、控制系統(tǒng)概述：由于冷源系統(tǒng)內的冷水機組、冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔等設備的能耗占整個中央空調系統(tǒng)能耗的60%或以上，因此對多臺冷水機組實施群控是至關重要的。在江森自控-約克的冷水機組群控系統(tǒng)內，多臺冷水機、冷卻泵、冷凍泵和冷卻塔可以按先后次序有序地運行，通過執(zhí)行最新的負荷優(yōu)化、匹配 程序和

3、預定時間程序，整個冷凍機房可達到最大限度的節(jié)能（15%左右）?？刂乒?jié)能的最終目標是機房所有設備的總能效最高，而不能只是片面的看某一個設備的節(jié)能，因此要綜合考慮以下四個方面：z冷水機組z冷凍水泵z冷卻水泵z冷卻塔真正是否節(jié)能的評價指標就是機房能效，在本控制系統(tǒng)中，將對所有的設備的電功率進行實時監(jiān)測和記錄，并計算整個的冷源系統(tǒng)的能耗值，最終計算整個系統(tǒng)的COP。機房能效二Qc oaH 颶U7 TT7I TT7- rfy Chilledpump * Co舐f CooltfUgTver注：本方案中COP值單位為KW/KW-即每KW的電量所產生的制冷量，COP值越大表明機房的效率越高。Johnson C

4、ontrols蘇州3M-冷水機房節(jié)能方案冷源系統(tǒng)中每個控制量都會對冷機的特性產生影響，如果事先不知道這種影響的程度，僅僅依靠各自分散獨立的自私”的控制，并不能達到整體節(jié)能的目的。比如只是單純的控制水泵和冷卻塔風機的運行頻率，而全不顧及到當前冷水機組的運行特性和效率，即使當前水泵為節(jié)能狀態(tài)，如果主機卻不是運行最高效點，整個冷凍機房的能耗反而提高了。因 此，節(jié)能控制首先必須把握住核心部件-冷水機組。冷凍機房的用電設備的電功率統(tǒng)計分析如下:序號名稱型號&規(guī)格數量功率（Kvy功率（Kvy占總功率1螺桿式冷水機組RTHD,350TON 3240.6721.864%2冷凍水一次泵Q=270m3/h， H=

5、18.5m4 18.5747%3冷凍水二次泵Q=200m3/h，H=26m2 30605%Q=164m3/h， H=27.8m4 18.5747%4冷卻水泵Q=280m3/h，H=32m4 37148 13%5冷卻塔3412A/Q(BAC)，Q=325m3/h3 18.555.55%L=28000m3/h功率總計1133.3從上面的冷源系統(tǒng)參數表中可以看出，冷源系統(tǒng)整體設備電功率中主機的電功率為占了整個冷源 系統(tǒng)的64%，水泵電功率占了整個冷源系統(tǒng)的31%，冷卻塔電功率占了整個冷源系統(tǒng)的5%。雖然主機的電功率占的比例最高，但由于主機本身的電功率基數就很高，故主要考慮最大限度的提供冷凍機高效運行

6、的外圍條件，從而優(yōu)化冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機的運行，才能使整個冷 凍機房達到最大的節(jié)能效果。本節(jié)能控制系統(tǒng)采用江森自控產品，江森公司作為歷時一百多年的專業(yè)樓宇自控公司，其系統(tǒng)和產品具有先進的性能，可靠的品質。綜合約克在空調及制冷行業(yè)百年技術和經驗，配套針對冷水機組、冷凍泵、冷卻泵及冷卻塔整體控制需要的溫 度、流量和壓力傳感器等，并提供全內置標準控制軟 件、能源策略建議和一套完整的解決方案，完成與冷水機組通訊，無縫集成的 冷水機房中央集成控制系統(tǒng)。1、提供對于多臺冷水機組和它們的附屬設備如水泵、閥門、冷卻塔等之間的智能化控制構架，以此來簡化操作，優(yōu)化能量利用和系統(tǒng)性能。根據冷水機組的運行性

7、能曲線，以主機最高效運行為前提，調節(jié)控制冷凍/冷卻水泵、冷卻塔風機的最佳運行頻率，達到最大的節(jié)能目的。蘇州3M-冷水機房節(jié)能方案2、 冷水機房群控系統(tǒng)(CPA)也能夠提升冷水機組報警和排障性能，并且提供綜合運行信息從而更加高效地對 冷水機進行維護、修理和能效管理等?？梢宰杂烧{用 冷水機組的內部參數,達 到冷水機組與控制系統(tǒng)本質上的系統(tǒng)集成，達到系統(tǒng)信息的真實的 利用。3、群控系統(tǒng)能夠依據能效和設備的最佳性能，提供最優(yōu)的設備運行組合，優(yōu)化主機的運行。系統(tǒng)能自動預測冷負荷需求/趨勢，和待命冷水機的情況來自動選擇設備的最優(yōu)組合，對制冷主機進行排序，用戶可以選定超前 /滯后冷水機，并重新安排其順序。機

8、房節(jié)能控制的詳細控制策略原來冷凍水系統(tǒng)為一次定流量系統(tǒng)，二次變流量系統(tǒng)；冷卻水為定流量系統(tǒng)。根據機房內設備的參數進行分析、計算和核對，節(jié)能控制從以下幾個方面進行：1) 冷水主機出水溫度重設：在主機部分負荷下，提高主機的冷凍出水溫度，從而提高主機的效率。2) 冷卻水泵變頻控制：冷卻水泵加裝變頻器，根據主機的進出水溫度以及主機的負荷變化，控制冷卻水泵的運行頻率。3) 冷卻塔風機變頻控制：根據冷卻塔總出水溫度，控制冷卻塔風機的運行頻率，同時綜合室外的濕球溫度，對冷卻塔進行優(yōu)化控制，大大減少冷卻塔的能耗?？刂葡到y(tǒng)對以下設備進行監(jiān)控，具體為：? 增加1個室外溫濕度傳感器；?3臺冷水機組側冷凍回水流量。?

9、4臺冷凍一次循環(huán)水泵：運行、故障、手自動狀態(tài)、啟停控制，運行時間累積。?6臺冷凍水二次循環(huán)泵：運行、故障、頻率、手自動狀態(tài)、啟?？刂?、頻率調節(jié)，運行時間累積。?4臺冷卻水泵：運行、故障、頻率反饋、手自動狀態(tài)、啟?？刂?、頻率調節(jié)、運行時間累積。? 3只冷水機組主機側的 6只冷凍/冷卻水電動蝶閥：開狀態(tài)、開關控制。?2臺冷卻塔風機采用變頻控制，對其控制進行進一步的優(yōu)化：監(jiān)視其運行、故障、運行頻率、啟?？刂啤㈩l率調節(jié)；運行時間累積。-5 -溫 YORKJohnson Controls蘇州3M-冷水機房節(jié)能方案-7 -溫 YORK-# -溫 YORK冷卻水旁通閥：閥門開度、位置反饋。冷卻塔水槽電加熱器

10、的控制。采用分散式集中控制系統(tǒng)，現場采用DDC進行控制?？刂葡到y(tǒng) 3臺螺桿式機組進行通訊，采集主機的所有運行數據和報警信息，并對采集到的數據進行真實利用。增加多功能電量傳感器， 對冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、主機的電功率進行監(jiān)測和記錄,并計算和顯示整個機房系統(tǒng)的瞬時能耗。同時對冷水機組的制冷量進行測量計算，并實時顯示和記錄總制冷量，最終計算回整個冷凍機房的COP 值。-# -溫 YORK-# -溫 YORKBAGnot IP Ethornst-# -溫 YORK-# -溫 YORKN2 BUS/RS4S5然蟀桿機in檢蝶桿機徂N2 BUS/RS48S-# -溫 YORK-# -溫 YORK冷水機蚯

11、臀控系統(tǒng)示意圖控制系統(tǒng)的詳細控制邏輯和說明如下：2、冷水主機控制：（3臺螺桿式冷水機組）系統(tǒng)根據主機的運行時間對其啟動次序進行排列，運行時間少的和效率高的優(yōu)先，有故障的或是操作人員鎖定不運行的主機則排除在隊列之外，這樣可以均衡主機的運行時間，也有便于操作人員對設備進行管理。-# -Johnson SControls的 YORKJohnson Controls蘇州3M-冷水機房節(jié)能方案?群控系統(tǒng)加機策略當系統(tǒng)末端負荷增加，會通過冷凍水供/回水溫度、壓差、流量的變化來反映，冷水機組能夠鎖定設定的出水溫度，當冷凍水量上升時，主機感應到水量的變化，此 時主機則根據自身負荷調節(jié)的能力上載制冷負荷，當該臺

12、冷凍機的系統(tǒng)負荷上升到其電流百分比 FLA到達90%時（可調），控制系統(tǒng)啟動另外機組加機延時5Min（可根據實際情況調整），在這啟動延時期后，如果FLA90%，則說明單臺機組的滿載運行和水泵的滿載運行已不足以滿足系統(tǒng)負荷值，且冷凍水出水溫度不會穩(wěn)定在出水溫度設定值上，此時需要開啟第二臺機組。?群控系統(tǒng)減機策略假設2臺機組正在運行，當系統(tǒng)負荷變小時， 車間空調的回水溫度也會相應的減小，同樣車間的溫濕度也會波動偏低，冷凍供水泵即減小所供應的水量，機組感應到相應的水量變化，即反應到機組的負荷相應減小，當兩臺機組的負荷總量只有，甚至 小于一臺機組的負荷總量時（設兩臺機組的FLA Tcdwt的情況。若單

13、純采用固定的冷卻水供水管溫度作為控制值，會出現冷卻水溫度偏高，控制系統(tǒng)安裝邏輯計算出需要增加冷卻塔風機的運行頻率，而冷卻水溫度實際上不可能達到設定的溫度值，多開的冷卻塔風機會造成的電能浪費。本控制系統(tǒng)由于采用了基于室外濕球溫度的動態(tài)設定值，則可以避免出現此類問題。5、順序控制：啟動順序：冷凍/冷卻水泵t冷卻塔風機（若冷卻水供水溫度高于設定值）t主機；停止順序則相反；6、時間累計功能：群控系統(tǒng)自動對主要設備（如：螺桿式冷水機組、冷凍/冷卻循環(huán)水泵、冷凍供水泵、冷卻塔風扇）的運行時間進行累計，據此對該類型的設備進行優(yōu)化排序，均衡每 臺設備的運行時間。7、機房系統(tǒng)能耗的計算（COP ）:機房群控系統(tǒng)

14、和冷水主機通過網絡通訊進行連接，可以直接讀取主機的運行電流百分比，即可計算出主機運行的瞬時功率，并通過軟件對此進行累積。冷凍水泵/冷卻水泵/冷卻塔風機的功耗，通過傳感器采集其實時運行功耗，系統(tǒng)計算出瞬時功率后分別 并對此進行累積。最后群控系統(tǒng)對各設備的瞬時功率進行累加即可得機房系統(tǒng)的瞬時消耗電功率P。蘇州3M-冷水機房節(jié)能方案同時群控系統(tǒng)對空調系統(tǒng)的負荷Q進行計算，即可計算出整個機房系統(tǒng)的COP值。四、群控系統(tǒng)其它功能:1、螺桿式冷水機組的全面監(jiān)控：群控系統(tǒng)和冷水主機通過 RS485接口進行數據通訊， 可以自由調用 冷水機組的內部參數達到冷水機組與控制系統(tǒng)本質上的系統(tǒng)集成，達到系統(tǒng)信息的真實的

15、 利用。從監(jiān)控電腦看到的機房群控一般主監(jiān)控界面如下:CHWScmvRI ?CT-2CT-i律CDWP-2GW5 CWR3曲*紋用用沖曲詵眾;1聲 博帶回字il演 z I |I和 IfaSPCHP-1-井PCHP-2聊CDWP-32、WEB瀏覽功能：由于控制系統(tǒng)采用江森自控先進的Metasys控制產品系 列中基于 Web瀏覽器功能的網絡控制單元，系統(tǒng)通過 WEB瀏覽器即可進行登陸和操作。群控系統(tǒng)支持單一或多個 Web瀏覽器用戶界面，采用 Java所構建的WEB框架，無需安 裝專用的監(jiān)控軟件，用戶可以通過任何一臺配有WEB瀏覽器的設備，只需鍵入地址和地域名，即可作為客戶端開始訪問系統(tǒng)，對系統(tǒng)進行配

16、置、試運行、數據存檔以及監(jiān)控。不再需 要任何獨立的工作站軟件，即可達到遠程監(jiān)控并維護冷水機組系統(tǒng)的獨特功能。3、數據信息存儲：可以通過專用的數據保持軟件，操作人員定義定時或手動對所選擇的數據進行保存。數據庫可以為后期對設備的性能分析和設備維護提供強有力的數據支持。蘇州3M-冷水機房節(jié)能方案4、趨勢分析功能:用戶可以利用趨勢分析工具，為在整個系統(tǒng)基礎上進行運行性能的詳細分析5、事件管理和報警功能。6、時間計劃：用戶可以定義設備運行的日期和時間，可以按照星期進行周期性的設置，并排除假日或特定的日歷日程來安排時間表。-13 -溫 YORKJohnson Controls蘇州3M-冷水機房節(jié)能方案7、

17、安全設置：通過用戶名和密碼來鑒別系統(tǒng)合有效用戶。設備科安分類級別來制定用戶僅能夠監(jiān)控某一類設備，動作設定可提供僅瀏覽、可操作、可修改等超過10種級別，時間表則劃定了該用戶的有效訪問時段。-# -溫 YORK-# -溫 YORKalJl mHniaia目| TnmORrf! HW4K J ywH 和. ! T 11廿葉H- WvCmMJ IB* Mi亠一I FW 一| 電卜 JF JM.ua i_ Jwlina*3.rfcii!l!.rFi! !Elu“$hMvi卜甕丄O4HS5JLi uuzri ji Cuitori%-a-# -溫 YORKJohnson Controls蘇州3M-冷水機房節(jié)

18、能方案-15 -溫 YORK-# -溫 YORK五、總結：1、機房群控系統(tǒng)的節(jié)能率：根據貴司現場的設備參數，以及去年設備的運行狀況，參照以下的情況進行計算和分析：a. 夏季工況下（6、7、8、9月份），2臺主機運行，運行負荷在80%90%。b. 在冬季工況和過渡季節(jié)（15、1012月份），1臺主機運行，運行負荷在 40%50%。根據以上條件，計算出貴司機房在2008年的COP值分析表:月份1 2 34 5 6 7 8 9101112機房COP值（改造前）2.46 2 2.74 2.74 2.74 3.22 3.36 3.：36 3.22 2.74 2.74 2.46節(jié)能改造后，機房的 COP值分析表:月份1 2 34 5 6 7 8 9101112機房COP值（改造前）2.46 2 2.74 2.0 2.74 3.22 3.36 3.36 3.22 2.74 2.74 2.46機房COP值（改造后）2.94 2.)4 3.14 3.14 3.14 3.42 3.47